ES2361197T5

ES2361197T5 - Interference fixing devices with sleeve for composite materials

Info

Publication number: ES2361197T5
Application number: ES07116776.1T
Authority: ES
Inventors: Michael U. March; Oviedo Arciniega
Original assignee: Alcoa Global Fasteners Inc
Current assignee: Arconic Global Fasteners and Rings Inc
Priority date: 2006-09-21
Filing date: 2007-09-19
Publication date: 2015-08-28
Anticipated expiration: 2027-09-19
Also published as: US20100278616A1; US20160097418A1; EP1903221A3; EP1903221B2; BRPI0703097B1; US7695226B2; US20140056664A1; CA2603635C; DE202007019163U1; US8573910B2; CN101153623A; JP2008075876A; EP1903221A2; ATE503935T1; AU2007216793A1; DE202007019651U1; US20080075555A1; CN101153623B; WO2008036666A2; KR100915180B1

Abstract

A fastener adapted to pass through aligned holes through workpieces is disclosed. The fastener includes a pin member (15) having a transition portion (55) wherein the diameter of the transition portion decreases radially as it extends from the smooth cylindrical shank portion (45) to the threaded portion (50). The fastener may also comprise a sleeve member (20) and a clamping means. The clamping means includes a collar (200), a nut, or any other possible clamping means. In exemplary embodiments, the workpieces can be formed with a plurality of materials, the materials including composite, metallic, or composite/metallic structures, any combination thereof. In particular embodiments, the fastener has interference capability of 0,013 to 0,25 mm (0.0005 to 0.0100 inches) in composite structures without risk of composite delamination or damage. As a result of the fastener interference, gaps between the fastener and the structure are eliminated thereby providing good electrical conductivity between components. As a result, the potential for electrical sparks is reduced, providing a safer fastener for use with aerospace applications.

Description

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DESCRIPCIÓN DESCRIPTION

Dispositivos de fijación por interferencia con manguito para materiales compuestos Interference fixing devices with sleeve for composite materials

Antecedentes Background

1. Campo 1. Field

La presente divulgación se refiere a un dispositivo de fijación por interferencia con manguito mejorado según lo definido en el preámbulo de la reivindicación 1, independiente. The present disclosure relates to an interference fixation device with improved sleeve as defined in the preamble of claim 1, independent.

2. Antecedentes generales 2. General Background

El documento EP 0 248 122 B1 está dirigido a un sistema de protección contra rayos para mejorar el contacto eléctrico entre un dispositivo de fijación y las fibras de grafito de una capa de revestimiento interior y una estructura de soporte. Con este propósito, se proporciona un agujero en la capa de revestimiento interior y en el soporte para recibir un manguito conductivo. El manguito se expande en los agujeros formados en la capa de revestimiento interior y en la estructura de soporte para recibir un dispositivo de fijación. La expansión del manguito creará un buen contacto eléctrico uniforme entre el manguito y las fibras de grafito de las capas de revestimiento y la estructura de soporte. EP 0 248 122 B1 is directed to a lightning protection system to improve the electrical contact between a fixing device and the graphite fibers of an inner lining layer and a support structure. For this purpose, a hole is provided in the inner lining layer and in the support to receive a conductive sleeve. The sleeve expands in the holes formed in the inner lining layer and in the support structure to receive a fixing device. The expansion of the sleeve will create a good uniform electrical contact between the sleeve and the graphite fibers of the coating layers and the support structure.

Más y más materiales compuestos de grafito se están incorporando en las estructuras de aeronaves. El uso de compuestos de grafito aumenta la resistencia, aumenta la vida útil, reduce el peso, reduce el consumo de combustible, aumenta la capacidad de carga, entre otros beneficios. Sin embargo, a medida que se utilizan estos nuevos materiales, es necesario superar nuevos retos en la tecnología de la fijación, en comparación con las estructuras metálicas típicas. More and more graphite composite materials are being incorporated into aircraft structures. The use of graphite compounds increases resistance, increases the useful life, reduces weight, reduces fuel consumption, increases loading capacity, among other benefits. However, as these new materials are used, it is necessary to overcome new challenges in fixing technology, compared to typical metal structures.

Los dispositivos de fijación aeroespaciales existentes no pueden ser instalados con seguridad en condiciones de interferencia en estructuras de grafito o estructuras metálicas de compuestos de grafito mixtas. Típicamente, se utilizan dispositivos de fijación por ajuste con huelgo para evitar problemas de delaminación de los compuestos y potencial fallo estructural que hacen que estos dispositivos de fijación no sean seguros de utilizar. Como resultado, los dispositivos de fijación son instalados en agujeros con huelgo, lo que resulta en la reducción del rendimiento de las juntas dinámicas, en huecos en la estructura y otros problemas estructurales. Existing aerospace fixing devices cannot be installed safely under interference conditions in graphite structures or metal structures of mixed graphite compounds. Typically, clamping adjustment devices with strike are used to avoid problems of delamination of the compounds and potential structural failure that make these fixing devices unsafe to use. As a result, fixing devices are installed in holes with a gap, which results in the reduction of the performance of dynamic joints, in holes in the structure and other structural problems.

El hueco resultante entre la porción de cuerpo del dispositivo de fijación y el agujero evita un contacto uniforme de los componentes estructurales. En consecuencia, la disipación segura de la corriente/energía en caso de impacto por rayo y las corrientes electromagnéticas suponen un problema importante. En la actualidad, los fabricantes de aeronaves están recurriendo a procedimientos alternativos elaborados, costosos y en ocasiones arriesgados para poner a tierra la estructura de forma apropiada. Por ejemplo, puede incorporarse cobre, u otra tira de baja conductividad, sobre la superficie de las piezas de trabajo para proporcionar una ruta preferente de baja resistencia para cualquier corriente. Adicionalmente, puede utilizarse una película adhesiva que contenga una película portadora de fibras conductoras capaz de conducir corrientes elevadas entre dos piezas de trabajo. Sin embargo, ambos procedimientos son muy costosos y no suponen una manera rentable de disipar la corriente con seguridad. The resulting gap between the body portion of the fixing device and the hole prevents uniform contact of the structural components. Consequently, the safe dissipation of the current / energy in case of lightning strike and electromagnetic currents pose a significant problem. At present, aircraft manufacturers are resorting to elaborate, expensive and sometimes risky alternative procedures to properly ground the structure. For example, copper, or other low conductivity strip, can be incorporated on the surface of the work pieces to provide a preferred low resistance path for any current. Additionally, an adhesive film containing a conductive fiber carrier film capable of conducting high currents between two work pieces can be used. However, both procedures are very expensive and do not provide a cost effective way to dissipate the current safely.

Adicionalmente, los anteriores dispositivos de fijación no pueden ser instalados con cantidades significativas de sellante, tal como se requiere en la mayor parte de las estructuras de aeronaves. Si se utiliza suficiente sellante durante la instalación, el coeficiente de fricción entre el conjunto de fijación y las piezas de trabajo se reduce, obstaculizando la capacidad de instalación. Adicionalmente, existe una incapacidad para que el exceso de sellante fluya al exterior de la junta. Additionally, the above fixing devices cannot be installed with significant amounts of sealant, as is required in most aircraft structures. If sufficient sealant is used during installation, the coefficient of friction between the fixing assembly and the work pieces is reduced, hindering the installation capacity. Additionally, there is an inability for excess sealant to flow outside the joint.

Adicionalmente, loanteriores pasadores con manguitos de acoplamiento fabricados para aplicaciones por interferencia únicamente pueden ser instalados en materiales compuestos de grafito en un 100 %. Adicionalmente, estos dispositivos de fijación están limitados a aplicaciones de longitudes cortas y diámetros pequeños. Los dispositivos de fijación anteriores no pueden ser instalados en ninguna estructura de compuesto/metálica ni en la mayoría de las estructuras de compuestos al 100 %. Additionally, the above pins with coupling sleeves manufactured for interference applications can only be installed in 100% graphite composite materials. Additionally, these fixing devices are limited to applications of short lengths and small diameters. The above fixing devices cannot be installed in any composite / metal structure or in most 100% composite structures.

Adicionalmente, los dispositivos de fijación anteriores para aplicaciones de interferencia solo están disponibles con capacidades de resistencia a los esfuerzos cortantes. Los casquillos utilizados en estos dispositivos de fijación son típicamente de titanio comercial puro y están sujetos a deformación permanente ante temperaturas relativamente poco elevadas. Additionally, the above fixing devices for interference applications are only available with shear resistance capabilities. The bushings used in these fixing devices are typically of pure commercial titanium and are subject to permanent deformation in relatively low temperatures.

Por lo tanto, existe la necesidad de proporcionar un dispositivo de fijación que permita las aplicaciones de interferencia sin la posibilidad de delaminación y fallo estructural. Therefore, there is a need to provide a fixing device that allows interference applications without the possibility of delamination and structural failure.

También existe una necesidad de proporcionar un dispositivo de fijación que pueda ser utilizado en una diversidad There is also a need to provide a fixing device that can be used in a variety

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de aplicaciones diferentes. Es necesaria la utilización de un dispositivo de fijación en una diversidad de estructuras de compuestos/metálicas. of different applications. The use of a fixing device in a variety of composite / metal structures is necessary.

Adicionalmente, existe una necesidad de proporcionar dispositivos de fijación que proporcionen disipación segura de las corrientes eléctricas causadas por impactos de rayo y/o electricidad estática. Los dispositivos de fijación que permitan un contacto uniforme de los componentes estructurales proporcionarán la disipación necesaria y una solución efectiva más segura, más rentable a los problemas que implican corrientes eléctricas. Additionally, there is a need to provide fixing devices that provide safe dissipation of electric currents caused by lightning strikes and / or static electricity. Fixing devices that allow uniform contact of the structural components will provide the necessary dissipation and a safer, more cost effective solution to the problems involving electrical currents.

Sumario Summary

En un aspecto de la presente divulgación, se da a conocer un dispositivo de fijación por interferencia con manguito del tipo según lo definido en la reivindicación 1, independiente. El elemento de pasador incluye una porción de cuerpo cilíndrica lisa alargada y una cabeza aumentada para acoplamiento con el manguito. En algunas realizaciones, existe una cabeza avellanada o sobresaliente para enganchar con un extremo abocardado del manguito. El elemento de pasador también incluye una porción roscada y una porción frangible alineada axialmente con la porción de cuerpo cilíndrica lisa. La porción frangible incluye una porción de surcos de arrastre que tiene unos surcos de arrastre circunferenciales adaptados para ser agarrados para aplicar una fuerza axial relativa para arrastrar el elemento de pasador dentro del manguito. El elemento de pasador incluye un surco de ruptura entre la porción roscada y la porción frangible. Cuando el dispositivo de fijación está instalado, la porción frangible es separada por el surco de ruptura. In one aspect of the present disclosure, an interference fixation device with sleeve of the type as defined in independent claim 1 is disclosed. The pin element includes an elongated smooth cylindrical body portion and an enlarged head for coupling with the sleeve. In some embodiments, there is a countersunk or protruding head to engage with a flared end of the sleeve. The pin element also includes a threaded portion and a frangible portion aligned axially with the smooth cylindrical body portion. The frangible portion includes a portion of drag grooves having circumferential drag grooves adapted to be grasped to apply a relative axial force to drag the pin element into the sleeve. The pin element includes a break groove between the threaded portion and the frangible portion. When the fixing device is installed, the frangible portion is separated by the breaking groove.

El pasador incluye una porción de transición entre la porción de cuerpo cilíndrica lisa y la porción roscada diseñada y optimizada para minimizar la fuerza de instalación requerida por las condiciones de elevada interferencia resultantes de la instalación. La porción de transición es troncocónica y tiene un ángulo igual o inferior a 20 grados desde el cuerpo del pasador. En realizaciones ejemplares, la porción de transición reduce el diámetro radial del cuerpo del pasador entre unos 0,1016 mm (0,004 pulgadas) y unos 0,127 mm (0,005 pulgadas) sobre una distancia de 0,254 mm (0,010 pulgadas) a 7,366 mm (0,290 pulgadas) entre la porción lisa y la porción roscada. The pin includes a transition portion between the smooth cylindrical body portion and the threaded portion designed and optimized to minimize the installation force required by the high interference conditions resulting from the installation. The transition portion is conical and has an angle equal to or less than 20 degrees from the pin body. In exemplary embodiments, the transition portion reduces the radial diameter of the pin body between about 0.1016 mm (0.004 inches) and about 0.127 mm (0.005 inches) over a distance of 0.254 mm (0.010 inches) to 7.366 mm (0.290 inches) ) between the smooth portion and the threaded portion.

En otras realizaciones, el dispositivo de fijación comprende adicionalmente un manguito y un medio de apriete para asegurar las piezas de trabajo entre sí. El medio de apriete puede comprender un elemento de casquillo o de tuerca o cualquier otro medio adecuado para sujetar las piezas de trabajo entre sí, con el pasador y el manguito. El elemento de sujeción es instalado a través de agujeros alineados situados en dos o más piezas de trabajo. En algunas realizaciones, uno de los agujeros a través de las piezas de trabajo incluye un avellanado, o radio de guiado, en su abertura exterior. In other embodiments, the fixing device additionally comprises a sleeve and a clamping means to secure the work pieces together. The clamping means may comprise a bushing or nut element or any other suitable means for holding the work pieces together, with the pin and sleeve. The clamping element is installed through aligned holes located in two or more work pieces. In some embodiments, one of the holes through the work pieces includes a countersink, or guide radius, in its outer opening.

El manguito, adaptado para ajustar sobre la porción de cuerpo cilíndrica lisa, incluye una porción tubular y un extremo alargado para enganchar con la superficie exterior de la pieza de trabajo. En algunas realizaciones, existe un extremo ensanchado para enganchar con la porción avellanada en las piezas de trabajo. En el emplazamiento de los agujeros alineados el manguito tiene una longitud mayor que el grosor total máximo de las piezas de trabajo a ser unidas. La porción tubular del manguito tiene un diámetro interior menor que el diámetro de la porción de cuerpo cilíndrica lisa y un diámetro exterior dimensionado para permitir al ajuste del manguito en los agujeros con huelgo alineados de las piezas de trabajo. The sleeve, adapted to fit over the smooth cylindrical body portion, includes a tubular portion and an elongated end to engage with the outer surface of the workpiece. In some embodiments, there is a widened end to engage with the countersunk portion in the work pieces. In the location of the aligned holes the sleeve has a length greater than the maximum total thickness of the work pieces to be joined. The tubular portion of the sleeve has an inside diameter smaller than the diameter of the smooth cylindrical body portion and an outside diameter sized to allow adjustment of the sleeve in the aligned bore holes of the work pieces.

En un aspecto, el elemento de pasador tiene una porción de cuerpo cilíndrica lisa con un diámetro mayor que el diámetro interior máximo del manguito. Cuando la porción de cuerpo cilíndrica y lisa entra dentro del manguito y tira a través del mismo, el manguito se expande radialmente hasta un ajuste por interferencia con las paredes de los agujeros de las piezas de trabajo. In one aspect, the pin element has a smooth cylindrical body portion with a diameter greater than the maximum inner diameter of the sleeve. When the cylindrical and smooth body portion enters the sleeve and pulls through it, the sleeve expands radially to an adjustment by interference with the walls of the holes of the work pieces.

El elemento de casquillo tubular está adaptado para ser ajustado a la porción roscada del elemento de pasador incluyendo un calibrado interior que permita que el casquillo deje huelgo sobre el manguito y una porción de brida anular en un extremo para enganchar con la otra superficie exterior de las piezas de trabajo. El elemento de casquillo incluye una porción de cuerpo cilíndrica y más ancha que tiene un diámetro exterior uniforme adaptado para que sea embutida dentro de la porción roscada del pasador. The tubular bushing element is adapted to be adjusted to the threaded portion of the pin element including an internal calibration that allows the bushing to leave clearance over the sleeve and an annular flange portion at one end to engage with the other outer surface of the work pieces. The bushing element includes a cylindrical and wider body portion that has a uniform outer diameter adapted to be embedded within the threaded portion of the pin.

En otra realización, el elemento de tuerca está adaptado para ajustar en la porción roscada del elemento de pasador, incluyendo un calibrado interior para permitir que el elemento de tuerca deje huelgo sobre el manguito y una porción de brida anular en un extremo para enganchar con la otra superficie exterior de las piezas de trabajo. El elemento de rosca incluye una porción roscada para enroscar sobre la porción roscada del pasador para asegurar el dispositivo de fijación a las piezas de trabajo. In another embodiment, the nut element is adapted to fit in the threaded portion of the pin element, including an internal calibration to allow the nut element to leave clearance over the sleeve and an annular flange portion at one end to engage with the Another outer surface of the work pieces. The thread element includes a threaded portion for screwing onto the threaded portion of the pin to secure the fixing device to the work pieces.

En otro aspecto, el elemento de manguito incluye lubricación en la superficie del diámetro interior para reducir la fricción a medida que la porción de cuerpo cilíndrica lisa del pasador entra en el manguito. La superficie del diámetro exterior del manguito y/o el diámetro interior de los agujeros alineados tiene una superficie más rugosa. In another aspect, the sleeve element includes lubrication on the surface of the inner diameter to reduce friction as the smooth cylindrical body portion of the pin enters the sleeve. The surface of the outer diameter of the sleeve and / or the inner diameter of the aligned holes has a rougher surface.

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En realizaciones particulares, el coeficiente de fricción entre la superficie interior del manguito y la porción de cuerpo cilíndrica y lisa del elemento de pasador es menor que el coeficiente de fricción entre la superficie exterior del manguito y el diámetro interior de los agujeros, permitiendo que el manguito se expanda radialmente tras insertar la porción de cuerpo cilíndrica lisa del elemento de pasador que ha de ajustar por interferencia. In particular embodiments, the coefficient of friction between the inner surface of the sleeve and the cylindrical and smooth body portion of the pin element is less than the coefficient of friction between the outer surface of the sleeve and the inner diameter of the holes, allowing the sleeve expands radially after inserting the smooth cylindrical body portion of the pin element to be adjusted by interference.

En un aspecto adicional, se da a conocer un dispositivo de fijación que tiene la capacidad de ser instalado en estructuras de materiales compuestos, metálicas, o de compuestos/metálicas. Por ejemplo, el dispositivo de fijación dado a conocer podría ser instalado, por ejemplo, en compuestos de grafito, titanio, aluminio, o una mezcla de estos componentes. In a further aspect, a fixing device is disclosed that has the ability to be installed in composite, metal, or composite / metal structures. For example, the fixing device disclosed could be installed, for example, in graphite, titanium, aluminum compounds, or a mixture of these components.

En otro aspecto, como resultado de la interferencia del dispositivo de fijación, se eliminan los huecos entre el dispositivo de fijación y la estructura proporcionando de esta manera una buena conductividad eléctrica entre los componentes. Como resultado, se reducen las potenciales chispas eléctricas, proporcionando un dispositivo de fijación más seguro para su uso en aplicaciones aeroespaciales. In another aspect, as a result of the interference of the fixing device, the gaps between the fixing device and the structure are eliminated thus providing good electrical conductivity between the components. As a result, potential electrical sparks are reduced, providing a safer fixing device for use in aerospace applications.

En otro aspecto, el dispositivo de fijación tiene una capacidad de interferencia de entre 0,0127 mm (0,0005 pulgadas) y 0,254 mm (0,0100 pulgadas) en estructuras de compuesto y/o metálicas sin riesgo de delaminación o daños del material compuesto. In another aspect, the fixing device has an interference capacity of between 0.0127 mm (0.0005 inches) and 0.254 mm (0.0100 inches) in composite and / or metal structures without risk of delamination or material damage compound.

En un aspecto adicional de la presente divulgación, el dispositivo de fijación tiene una capacidad de agarre funcional de aproximadamente 1,5748 mm (0,062 pulgadas) a aproximadamente 3,556 mm (0,140 pulgadas). In a further aspect of the present disclosure, the fixing device has a functional grip capacity of about 1.5748 mm (0.062 inches) to about 3.556 mm (0.134 inches).

Otros objetivos, características y ventajas de la presente divulgación se harán aparentes a partir de la subsiguiente descripción y de las reivindicaciones adjuntas, tomadas en conjunto con los dibujos adjuntos. Other objectives, features and advantages of the present disclosure will become apparent from the subsequent description and the appended claims, taken in conjunction with the accompanying drawings.

Dibujos Drawings

Los aspectos y ventajas anteriores de la presente divulgación se harán aparentes con mayor facilidad y serán comprendidos con mayor facilidad con referencia a la siguiente descripción detallada, cuando se toma en conjunto con los dibujos, en los que: The above aspects and advantages of the present disclosure will become apparent more easily and will be more easily understood with reference to the following detailed description, when taken in conjunction with the drawings, in which:

La FIG. 1 ilustra una realización ejemplar del dispositivo de fijación que muestra el pasador y el manguito del dispositivo de fijación, teniendo el pasador una cabeza plana aumentada. FIG. 1 illustrates an exemplary embodiment of the fixing device showing the pin and sleeve of the fixing device, the pin having an enlarged flat head.

La FIG. 2 ilustra otro ejemplo del dispositivo de fijación que muestra el pasador y el manguito del dispositivo de fijación, teniendo el pasador una cabeza sobresaliente aumentada. FIG. 2 illustrates another example of the fixing device showing the pin and the sleeve of the fixing device, the pin having an enlarged protruding head.

La FIG. 3 ilustra otra realización del dispositivo de fijación que muestra el pasador y el manguito del dispositivo de fijación, teniendo el pasador un área roscada más larga y sin porción frangible y una cabeza plana aumentada. FIG. 3 illustrates another embodiment of the fixing device showing the pin and sleeve of the fixing device, the pin having a longer threaded area without frangible portion and an enlarged flat head.

La FIG. 4 ilustra otra realización del dispositivo de fijación que muestra el pasador y el manguito del dispositivo de fijación, teniendo el pasador una cabeza sobresaliente aumentada. FIG. 4 illustrates another embodiment of the fixing device showing the pin and the sleeve of the fixing device, the pin having an enlarged protruding head.

La FIG. 5 ilustra una pluralidad de piezas de trabajo que tienen agujeros alineados para la instalación del dispositivo de fijación para asegurar las piezas de trabajo entre sí. FIG. 5 illustrates a plurality of work pieces that have holes aligned for the installation of the fixing device to secure the work pieces together.

La FIG. 6 ilustra una pluralidad de piezas de trabajo que tienen unos agujeros alineados para la instalación del dispositivo de fijación para asegurar las piezas de trabajo entre sí, estando avellanada la porción exterior de una de las piezas de trabajo. FIG. 6 illustrates a plurality of work pieces having holes aligned for the installation of the fixing device to secure the work pieces together, the outer portion of one of the work pieces being countersunk.

La FIG. 7 ilustra el dispositivo de fijación ejemplar antes de que el pasador haya sido empujadoa o traccionado a través del manguito. El manguito no se ha expandido ni estirado para formar un ajuste por interferencia deseado. FIG. 7 illustrates the exemplary fixing device before the pin has been pushed or pulled through the sleeve. The sleeve has not expanded or stretched to form a desired interference fit.

La FIG. 8 ilustra el dispositivo de fijación ejemplar después de que el pasador haya sido empujadoa o traccionado hasta su posición y también ilustra el casquillo colocado sobre el pasador previamente al embutido. FIG. 8 illustrates the exemplary fixing device after the pin has been pushed or pulled into position and also illustrates the bushing placed on the pin prior to the inlay.

La FIG. 9 ilustra el dispositivo de fijación con el casquillo estampado sobre la porción roscada del pasador para asegurar el dispositivo de fijación previamente a la separación de la cola del pasador. FIG. 9 illustrates the fixing device with the sleeve stamped on the threaded portion of the pin to secure the fixing device prior to the separation of the pin tail.

La FIG. 10 ilustra el dispositivo de fijación en una posición enganchada, instalada, tras la separación de la cola del pasador. FIG. 10 illustrates the fixing device in an engaged, installed position, after the tail of the pin is separated.

Descripción detallada Detailed description

Se da a conocer un dispositivo de fijación para asegurar entre sí una pluralidad de piezas de trabajo 105, 110, adaptado para ser situado en unos agujeros 125, 130 en tales piezas de trabajo. En realizaciones ejemplares, el A fixing device for securing a plurality of work pieces 105, 110, adapted to be placed in holes 125, 130 in such work pieces is disclosed. In exemplary embodiments, the

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dispositivo de fijación 10 incluye un elemento de pasador 15, un elemento de manguito 20 y un casquillo 200. En otras realizaciones, el dispositivo de fijación puede incluir una tuerca en vez de un casquillo. En realizaciones ejemplares, las piezas de trabajo 105, 110 pueden estar construidas a partir de titanio, aluminio, compuestos de grafito, o cualquier combinación de los mismos. fixing device 10 includes a pin element 15, a sleeve element 20 and a bushing 200. In other embodiments, the fixing device may include a nut instead of a bushing. In exemplary embodiments, work pieces 105, 110 may be constructed from titanium, aluminum, graphite compounds, or any combination thereof.

En las FIGS. 1 y 2 se muestra una realización del conjunto 12 de pasador y manguito. El elemento de pasador 15 incluye una porción de cuerpo alargada 40 que termina agrandándose en un extremo 30 con una cabeza plana 37 In FIGS. 1 and 2 shows an embodiment of pin and sleeve assembly 12. The pin element 15 includes an elongated body portion 40 which ends up enlarging at one end 30 with a flat head 37

o una cabeza sobresaliente 35. La porción de cuerpo 40 del pasador incluye una porción de cuerpo 45 sustancialmente cilíndrica y lisa, una porción roscada 50 y una porción frangible 60. La porción de cuerpo cilíndrica y lisa se extiende desde la cabeza 35, 37 y está adaptada para ser recibida por el manguito de expansión 20. Siguiendo a la porción de cuerpo 45 sustancialmente cilíndrica y lisa hay una porción roscada 50. La porción roscada 50 está roscada generalmente de manera uniforme en toda su longitud. Una porción de transición ahusada 55 une suavemente la porción roscada 50 con la porción de cuerpo cilíndrica y lisa 45. or an overhanging head 35. The body portion 40 of the pin includes a substantially cylindrical and smooth body portion 45, a threaded portion 50 and a frangible portion 60. The cylindrical and smooth body portion extends from head 35, 37 and it is adapted to be received by the expansion sleeve 20. Following the substantially cylindrical and smooth body portion 45 there is a threaded portion 50. The threaded portion 50 is generally uniformly threaded along its entire length. A tapered transition portion 55 gently joins the threaded portion 50 with the cylindrical and smooth body portion 45.

La porción frangible 60 del elemento de pasador 15 se extiende desde la porción roscada 50. La porción frangible 60 incluye una parte plana cilíndrica 70 y una porción de surcos de arrastre 75 que tiene unos surcos de arrastre 75 circunferenciales. Un surco de ruptura 65 está situado adyacente a la porción roscada 50 y define la porción más débil del dispositivo de fijación 10. The frangible portion 60 of the pin member 15 extends from the threaded portion 50. The frangible portion 60 includes a cylindrical flat portion 70 and a portion of drag grooves 75 having circumferential drag grooves 75. A rupture groove 65 is located adjacent to the threaded portion 50 and defines the weakest portion of the fixing device 10.

En algunas realizaciones, la porción roscada 50, el surco de ruptura 65, la parte plana recta 70 y la porción de surcos de arrastre 75 tienen un diámetro máximo que es menor que el diámetro de la porción 45 cilíndrica y lisa de la porción de cuerpo, teniendo la parte plana recta 70 un diámetro menor que el de la porción roscada 50 y la porción de surcos de arrastre 75. In some embodiments, the threaded portion 50, the break groove 65, the straight flat portion 70 and the drag groove portion 75 have a maximum diameter that is smaller than the diameter of the cylindrical and smooth portion 45 of the body portion the straight flat part 70 having a diameter smaller than that of the threaded portion 50 and the drag groove portion 75.

En esta realización, el elemento de manguito de expansión 20 tiene una porción tubular generalmente uniforme 80 que termina en una cabeza en forma de brida aumentada 85 para recibir la cabeza plana 37 o la cabeza sobresaliente 35 del elemento de pasador 15. El manguito 20 tiene un diámetro interior que es mayor que la porción roscada 50 y las porciones frangibles 60 del pasador 15, pero menor que el diámetro de la porción de cuerpo cilíndrica y lisa 45. In this embodiment, the expansion sleeve element 20 has a generally uniform tubular portion 80 ending in an enlarged flange-shaped head 85 to receive the flat head 37 or the protruding head 35 of the pin element 15. The sleeve 20 has an inner diameter that is larger than the threaded portion 50 and the frangible portions 60 of the pin 15, but smaller than the diameter of the cylindrical and smooth body portion 45.

De acuerdo con la invención, el diámetro interior del elemento de manguito 20 incluye un revestimiento de baja fricción sobre su superficie 90 para facilitar el movimiento del elemento de pasador 15 dentro del manguito 20 durante la instalación. En una realización particular, el elemento de manguito 20 está recubierto por un revestimiento de baja fricción para eliminar la resistencia entre la porción de cuerpo cilíndrica y lisa 45 del elemento de pasador 15 y la superficie de diámetro interior 90 de la porción tubular del manguito 80. El revestimiento de baja fricción sobre el diámetro interior del manguito permite al elemento de pasador 15 deslizarse a través del elemento de manguito 20 más fácilmente debido a la menor fuerza de fricción. According to the invention, the inner diameter of the sleeve element 20 includes a low friction coating on its surface 90 to facilitate the movement of the pin element 15 within the sleeve 20 during installation. In a particular embodiment, the sleeve element 20 is covered by a low friction liner to eliminate the resistance between the cylindrical and smooth body portion 45 of the pin element 15 and the inner diameter surface 90 of the tubular portion of the sleeve 80 The low friction coating on the inner diameter of the sleeve allows the pin element 15 to slide through the sleeve element 20 more easily due to the lower frictional force.

Adicionalmente, el revestimiento en la superficie del diámetro interior 90 permite que la instalación del dispositivo de fijación funcione cuando se instalan los dispositivos de fijación usando cantidades mínimas, moderadas o abundantes de sellante en el dispositivo de fijación y en la junta instalada. Additionally, the inner diameter surface coating 90 allows the installation of the fixing device to function when the fixing devices are installed using minimal, moderate or abundant amounts of sealant in the fixing device and in the installed joint.

En las Figs. 3 y 4 se ilustra otra realización del dispositivo de fijación. En esta realización, el elemento de pasador 15 incluye una porción de cuerpo alargada 40 que termina en un extremo 30 con una cabeza aumentada 35, 37. Esta realización también puede tener una cabeza sobresaliente 37 tal como se muestra en la realización de la Figura 2. La porción de cuerpo del pasador 40 incluye una porción cilíndrica sustancialmente lisa 45, una porción roscada 50, pero no incluye una porción frangible. La porción de cuerpo cilíndrica lisa se extiende desde la cabeza 35, 37 y está adaptada para ser recibida por el manguito de expansión 20. A continuación de la porción cilíndrica sustancialmente lisa 45 hay una porción roscada 50. La porción roscada 50 está generalmente roscada de manera uniforme en toda su longitud. Una porción de transición en disminución 55 une suavemente la porción roscada 50 con la porción de cuerpo cilíndrica lisa 45. In Figs. 3 and 4 another embodiment of the fixing device is illustrated. In this embodiment, the pin element 15 includes an elongated body portion 40 ending at one end 30 with an enlarged head 35, 37. This embodiment may also have an protruding head 37 as shown in the embodiment of Figure 2 The body portion of the pin 40 includes a substantially smooth cylindrical portion 45, a threaded portion 50, but does not include a frangible portion. The smooth cylindrical body portion extends from the head 35, 37 and is adapted to be received by the expansion sleeve 20. Next to the substantially smooth cylindrical portion 45 is a threaded portion 50. The threaded portion 50 is generally threaded of uniform way throughout its length. A decreasing transition portion 55 gently joins the threaded portion 50 with the smooth cylindrical body portion 45.

Las piezas de trabajo 105, 110 tienen unos agujeros alineados 125, 130 tal como se muestra en las Figs. 5 y 6. El conjunto de dispositivo de fijación 10 se extiende a través de los agujeros alineados 125, 130 para asegurar las piezas de trabajo 105, 110. La superficie exterior de las piezas de trabajo 115 recibe la cabeza aumentada del manguito. Tal como puede observarse en la realización dada a conocer en la Figura 6, el orificio en la pieza de trabajo 105 exterior termina en su superficie exterior 115 con una porción avellanada 120, o conduce en parte de radio, que está conformada para recibir la brida aumentada 85 del elemento de manguito de expansión 20. Work pieces 105, 110 have aligned holes 125, 130 as shown in Figs. 5 and 6. The fixing device assembly 10 extends through the aligned holes 125, 130 to secure the work pieces 105, 110. The outer surface of the work pieces 115 receives the raised sleeve of the sleeve. As can be seen in the embodiment disclosed in Figure 6, the hole in the outer workpiece 105 ends at its outer surface 115 with a countersunk portion 120, or conducts in part of radius, which is shaped to receive the flange increased 85 of the expansion sleeve element 20.

El diámetro exterior de la porción tubular del manguito 80, antes de que el elemento de pasador 15 sea empujado o arrastrado dentro del elemento de manguito 20 es menor que el diámetro de los agujeros situados en las piezas de trabajo 105, 110, Por consiguiente, hay un espacio entre el diámetro exterior del manguito y el diámetro interior de los agujeros tal como se muestra en la Fig. 7. El diámetro exterior de la porción tubular del manguito 80, en su estado pre-expandido y el diámetro de los taladros proporcionan un ajuste deslizante cuando la porción tubular del The outer diameter of the tubular portion of the sleeve 80, before the pin element 15 is pushed or pulled into the sleeve element 20 is smaller than the diameter of the holes located in the work pieces 105, 110, Therefore, there is a gap between the outer diameter of the sleeve and the inner diameter of the holes as shown in Fig. 7. The outer diameter of the tubular portion of the sleeve 80, in its pre-expanded state and the diameter of the holes provide a sliding adjustment when the tubular portion of the

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elemento de manguito 20 está situada dentro de los agujeros. sleeve element 20 is located inside the holes.

Durante la instalación, a medida que el elemento de pasador 15 es empujado o arrastrado a través del manguito, el manguito se expande radialmente hasta efectuar un ajuste por interferencia deseado con las paredes de los agujeros 125, 130 a través de las piezas de trabajo 105, 110 a medida que la porción de cuerpo del pasador es insertada en el elemento de manguito 20 tal como se representa en la FIG. 8. De esta manera, el elemento de manguito 20 está protegiendo las superficies de los agujeros con huelgo frente a la porción de cuerpo del pasador y por lo tanto, eliminando la delaminación de la pluralidad de piezas de trabajo a medida que el pasador es empujado o tracciondo dentro del elemento de manguito 20. During installation, as the pin element 15 is pushed or pulled through the sleeve, the sleeve expands radially until an adjustment is made for desired interference with the walls of the holes 125, 130 through the work pieces 105 , 110 as the pin body portion is inserted into the sleeve member 20 as depicted in FIG. 8. In this manner, the sleeve element 20 is protecting the surfaces of the holes with clearance against the body portion of the pin and therefore, eliminating the delamination of the plurality of work pieces as the pin is pushed or pulled into the sleeve element 20.

La porción de transición ahusada 55 está diseñada y optimizada para minimizar la fuerza de instalación requerida por las elevadas condiciones de interferencia resultantes de la instalación del elemento de pasador 15 dentro del elemento de manguito 20. La porción de transición 55 tiene un ángulo de guiado superficial que reduce la fuerza necesaria para la instalación. Dado que se precisa menos fuerza para instalar el dispositivo de fijación 10 en su condición de interferencia, el dispositivo de fijación 10 permite unas longitudes de agarre mucho mayores al tiempo que disminuye el estiramiento del manguito y los fallos prematuros del manguito. The tapered transition portion 55 is designed and optimized to minimize the installation force required by the high interference conditions resulting from the installation of the pin element 15 within the sleeve element 20. The transition portion 55 has a surface guiding angle which reduces the force necessary for installation. Since less force is required to install the fixation device 10 in its interference condition, the fixation device 10 allows much longer grip lengths while decreasing cuff stretching and premature cuff failures.

De acuerdo con la invención, la porción de transición 55 se ahúsa y tiene un ángulo de menos de o igual a 20 grados desde el cuerpo del pasador según el diámetro disminuye radialmente desde la porción de cuerpo lisa hasta la porción roscada. En la realización ilustrada, el diámetro de la porción de transición 55 se ahúsa y disminuye de una manera uniforme. En realizaciones ejemplares, el manguito 20 se expande radialmente entre aproximadamente 0,0762 mm (0,003 pulgadas) y 0,3048 mm (0,012 pulgadas) según se instala el dispositivo de fijación. En una realización ejemplar, la interferencia del dispositivo de fijación 10 con las piezas de trabajo 105, 110 es de entre unos 0,0127 mm (0,0005 pulgadas) y 0,254 mm (0,0100 pulgadas). According to the invention, the transition portion 55 is tapered and has an angle of less than or equal to 20 degrees from the pin body as the diameter decreases radially from the smooth body portion to the threaded portion. In the illustrated embodiment, the diameter of the transition portion 55 is tapered and decreases in a uniform manner. In exemplary embodiments, the sleeve 20 expands radially between about 0.0762 mm (0.003 inches) and 0.3048 mm (0.012 inches) as the fixing device is installed. In an exemplary embodiment, the interference of the fixing device 10 with the workpieces 105, 110 is between about 0.0127 mm (0.0005 inches) and 0.254 mm (0.0100 inches).

Como resultado de la interferencia del dispositivo de fijación 10, los huecos entre el dispositivo de fijación 10 y las estructuras de las piezas de trabajo quedan eliminados. De acuerdo con ello, se proporciona una buena conductividad eléctrica entre los componentes. La posibilidad de chispas eléctricas se reduce haciendo que el dispositivo de fijación 10 sea más seguro para el uso en aplicaciones aeroespaciales. As a result of the interference of the fixing device 10, the gaps between the fixing device 10 and the structures of the work pieces are eliminated. Accordingly, good electrical conductivity is provided between the components. The possibility of electric sparks is reduced by making the fixing device 10 safer for use in aerospace applications.

En realizaciones ejemplares, la superficie del diámetro exterior del manguito 20 y/o el diámetro interior de los agujeros 125, 130 es más rugosa o más áspera. Al proporcionar una superficie más rugosa en estas dos áreas, se aumenta el coeficiente de fricción entre la superficie exterior 95 del elemento de manguito 20 y la superficie 135 del diámetro interior de los agujeros 125, 130. Esencialmente, el coeficiente de fricción y/o la fuerza de empuje o arrastre del pasador 15 al interior del elemento de manguito 20 debe ser menor que el coeficiente de fricción y/o la carga entre la superficie del diámetro exterior del manguito 95 y la superficie del diámetro interior de los agujeros 135 para proporcionar la expansión radial de la porción tubular 80 del manguito 20. Sin el coeficiente diferencial de fricción, el manguito 20 puede ser arrastrado al interior de los agujeros antes de la instalación. In exemplary embodiments, the surface of the outer diameter of the sleeve 20 and / or the inner diameter of the holes 125, 130 is rougher or rougher. By providing a rougher surface in these two areas, the coefficient of friction between the outer surface 95 of the sleeve member 20 and the surface 135 of the inner diameter of the holes 125, 130 is increased. Essentially, the coefficient of friction and / or the thrust or drag force of the pin 15 into the sleeve element 20 must be less than the coefficient of friction and / or the load between the surface of the outer diameter of the sleeve 95 and the surface of the inner diameter of the holes 135 to provide the radial expansion of the tubular portion 80 of the sleeve 20. Without the differential coefficient of friction, the sleeve 20 can be dragged into the holes before installation.

En realizaciones ejemplares, la superficie exterior más rugosa del manguito y/o la superficie interior de los agujeros, en combinación con la lubricación de la superficie interior 90 del elemento de manguito 20, evita un estiramiento excesivo del manguito 20 durante la instalación. El coeficiente de fricción entre la superficie exterior del manguito 95 y la superficie interior de los agujeros 135 es mayor que el coeficiente de fricción entre la superficie interior del manguito y el cuerpo cilíndrico y liso del elemento de pasador. Como resultado, el manguito 20 se expande radialmente hacia la posición de interferencia y disminuye el estiramiento del manguito 20. In exemplary embodiments, the rougher outer surface of the sleeve and / or the inner surface of the holes, in combination with the lubrication of the inner surface 90 of the sleeve element 20, prevents excessive stretching of the sleeve 20 during installation. The coefficient of friction between the outer surface of the sleeve 95 and the inner surface of the holes 135 is greater than the coefficient of friction between the inner surface of the sleeve and the cylindrical and smooth body of the pin element. As a result, the sleeve 20 expands radially towards the interference position and decreases the stretching of the sleeve 20.

En aplicaciones ejemplares, la diferencia en el coeficiente de fricción permite reducir el estiramiento del elemento de manguito 20 a menos de 1,27 mm (0,050 pulgadas). Adicionalmente, las características de las superficies del manguito 20 permiten el uso de un sellante en la junta y en el dispositivo de fijación 10. In exemplary applications, the difference in the coefficient of friction makes it possible to reduce the stretching of the sleeve element 20 to less than 1.27 mm (0.050 inches). Additionally, the characteristics of the surfaces of the sleeve 20 allow the use of a sealant in the joint and in the fixing device 10.

En realizaciones ejemplares, la forma geométrica optimizada de la porción de transición angulada 55 del elemento de pasador 15 está diseñada para minimizar la fuerza de instalación necesaria para instalar el dispositivo de fijación 10 en las condiciones de interferencia hasta 0,254 mm (0,010 pulgadas). La forma geométrica diseñada permite que la fuerza aplicada cuando se inserta el pasador sea aplicada perpendicularmente a la porción de transición angulada 55, en vez de paralelamente a la inserción del elemento de pasador 15 tal como en las formas geométricas de transición tradicionales con esquina redondeada. Se precisa una fuerza menor para insertar el elemento de pasador 15. Como resultado de la menor fuerza requerida, el dispositivo de fijación 10 puede ser instalado en una mayor variedad de piezas de trabajo, incluyendo estructuras metálicas, estructuras de compuestos y estructuras metálicas/de compuestos. In exemplary embodiments, the optimized geometric shape of the angled transition portion 55 of the pin member 15 is designed to minimize the installation force necessary to install the fixing device 10 under interference conditions up to 0.254 mm (0.010 inches). The designed geometric shape allows the force applied when the pin is inserted to be applied perpendicularly to the angled transition portion 55, rather than parallel to the insertion of the pin element 15 such as in traditional geometric transition shapes with a rounded corner. A smaller force is required to insert the pin element 15. As a result of the lower force required, the fixing device 10 can be installed in a greater variety of work pieces, including metal structures, composite structures and metal structures. compounds.

La geometría de transición, la porción de transición ahusada 55, en el elemento de pasador 15 también es importante ya que permite la funcionalidad con unas longitudes de agarre mucho mayores sin un estiramiento excesivo del manguito y/o fallos prematuros del manguito. The transition geometry, the tapered transition portion 55, in the pin member 15 is also important as it allows functionality with much longer grip lengths without excessive cuff stretching and / or premature cuff failures.

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Para retener totalmente las piezas de trabajo entre sí, se utiliza un medio de retención. El medio de retención podría ser tanto el elemento de tuerca roscada 250 representado en la Figura 3 como el elemento de casquillo 200 ilustrado en la Figura 8. También pueden usarse otros medios de retención para asegurar las piezas de trabajo entre sí. To fully retain the work pieces with each other, a retention means is used. The retaining means could be both the threaded nut member 250 depicted in Figure 3 and the bush member 200 illustrated in Figure 8. Other retaining means can also be used to secure the work pieces together.

En una realización, se coloca un casquillo tubular 200, conformado simétricamente, de un material preseleccionado, sobre el conjunto instalado 12 de pasador y manguito tal como ilustra la FIG. 8. Dado que las piezas de trabajo 105, 110 están aseguradas entre sí, el casquillo estará alineado radialmente con la porción roscada del elemento de pasador 15. El casquillo 200 tiene una porción escariada 215 que está adaptada para ser situada sobre el cuerpo del pasador y un orificio pasante del casquillo, siendo seleccionado el diámetro interior del orificio pasante 210 para proporcionar huelgo a los surcos de arrastre 75 y a la porción roscada 50 del pasador In one embodiment, a tubular bushing 200, symmetrically shaped, of a preselected material, is placed on the installed pin and sleeve assembly 12 as illustrated in FIG. 8. Since the work pieces 105, 110 are secured to each other, the bushing will be radially aligned with the threaded portion of the pin member 15. The bushing 200 has a recessed portion 215 that is adapted to be placed on the pin body and a through hole of the bushing, the inside diameter of the through hole 210 being selected to provide clearance to the drive grooves 75 and the threaded portion 50 of the pin

15. La forma geométrica del casquillo tiene un volumen equilibrado. Significativamente, el grosor de la pared del casquillo 200 está conformado uniforme y simétricamente para ser embutido en la porción roscada 50 para proporcionar la carga de retención deseada. 15. The geometric shape of the bushing has a balanced volume. Significantly, the wall thickness of the bushing 200 is uniformly and symmetrically shaped to be embedded in the threaded portion 50 to provide the desired retention load.

Tal como se ilustra en la FIG. 3, otra realización del dispositivo de fijación 10 utiliza un elemento de tuerca 250 para asegurar las piezas de trabajo entre sí. El elemento de tuerca 250 incluye una porción roscada 255 para acoplar con la porción roscada 50 del elemento de pasador. As illustrated in FIG. 3, another embodiment of the fixing device 10 uses a nut element 250 to secure the work pieces together. The nut member 250 includes a threaded portion 255 for coupling with the threaded portion 50 of the pin member.

Tanto el elemento de casquillo 200 como el elemento de tuerca 250 tienen en un extremo una porción escariada 215 que permite al casquillo 200 o a la tuerca 250 para dejar paso al elemento de manguito 20. Por lo tanto, la porción escariada 215 tiene un diámetro mayor que el diámetro exterior del manguito 20. Como resultado, el dispositivo de fijación 10 instalado tiene una altura y un peso reducidos. Esto hace del dispositivo de fijación 10 una solución mucho más rentable que los dispositivos de fijación anteriores. Both the bushing element 200 and the nut element 250 have at one end a recessed portion 215 which allows the bushing 200 or the nut 250 to give way to the sleeve element 20. Therefore, the recessed portion 215 has a larger diameter that the outer diameter of the sleeve 20. As a result, the installed fixing device 10 has a reduced height and weight. This makes fixing device 10 a much more cost effective solution than previous fixing devices.

Tanto el elemento de casquillo 200 como el elemento de tuerca 250 incluyen también en un extremo una brida 220 aumentada. La brida 220, que está en contacto con las superficies exteriores 140 de la pluralidad de piezas de trabajo, está situada para que tenga un área de contacto predeterminada para poder distribuir las cargas de instalación y de retención final sobre las superficies exteriores 140 de las piezas de trabajo 105, 110 . Cuando las piezas de trabajo 105, 110 incluyen al menos un material compuesto, se selecciona el área de contacto de la brida 220 para que sea suficiente para resistir la delaminación localizada o el aplastamiento localizado del material compuesto en las superficies exteriores de las piezas de trabajo 105, 110. Both the bush member 200 and the nut member 250 also include at one end an enlarged flange 220. The flange 220, which is in contact with the outer surfaces 140 of the plurality of work pieces, is positioned so that it has a predetermined contact area to be able to distribute the final installation and retention loads on the outer surfaces 140 of the parts Working 105, 110. When the work pieces 105, 110 include at least one composite material, the contact area of the flange 220 is selected to be sufficient to resist localized delamination or localized crushing of the composite material on the outer surfaces of the work pieces 105, 110.

El elemento de casquillo del dispositivo de fijación 10 es embutido en la porción roscada del elemento de pasador 15 tal como se muestra en la FIG. 9. En realizaciones particulares, la geometría optimizada del casquillo se equilibra con las formas roscadas existentes y con las herramientas de instalación para permitir el embutido del casquillo en la porción roscada 50. El casquillo 200 puede ser embutido hasta un 40 % a un 60 % de la profundidad de las roscas 50 y aún así mantener el control del material del casquillo y conseguir una carga/precarga de retención elevada y consistente. The bushing element of the fixing device 10 is embedded in the threaded portion of the pin element 15 as shown in FIG. 9. In particular embodiments, the optimized geometry of the bushing is balanced with the existing threaded shapes and with the installation tools to allow the inlay of the bushing in the threaded portion 50. The bushing 200 can be embedded up to 40% to 60% of the depth of the threads 50 and still maintain control of the bushing material and achieve a high and consistent retention load / preload.

Una retención elevada y consistente del dispositivo de fijación 10 aumenta significativamente el rendimiento de las uniones dinámicas y la vida útil de la estructura de la aeronave. En realizaciones particulares, la elevada retención A high and consistent retention of the fixing device 10 significantly increases the performance of the dynamic joints and the life of the aircraft structure. In particular embodiments, the high retention

: o precarga es en promedio aproximadamente entre un 50 y un 96 % de la resistencia de tracción mínima del dispositivo de fijación instalado. En más realizaciones ejemplares, la retención o precarga elevada es en promedio aproximadamente un 78 % de la resistencia de tracción mínima. En los dispositivos de fijación típicos, la retención or preload is on average approximately 50 to 96% of the minimum tensile strength of the installed fixing device. In more exemplary embodiments, high retention or preload is on average approximately 78% of the minimum tensile strength. In typical fixing devices, retention

: o precarga elevada es en promedio solo aproximadamente un 50 % de la resistencia de tracción mínima. or high preload is on average only about 50% of the minimum tensile strength.

Adicionalmente, el relleno controlado, parcial de la porción roscada 50 del elemento de pasador 15 permite un flujo de salida del sellante significativo y regular durante la instalación. El rendimiento mecánico del dispositivo de fijación 10 no se ve reducido por este flujo de salida del sellante. Additionally, the controlled, partial filling of the threaded portion 50 of the pin element 15 allows a significant and regular flow of the sealant during installation. The mechanical performance of the fixing device 10 is not reduced by this outflow of the sealant.

El relleno de embutición, controlado del casquillo 200 también es una mejora en comparación con los dispositivos de fijación de la técnica anterior. En las aplicaciones típicas, existe un hueco inherente entre las roscas interna y externa del elemento de pasador y el casquillo o tuerca. Adicionalmente, el lado sin presión del dispositivo de fijación 10 y los agujeros escariados del casquillo o la tuerca tienen huecos entre los componentes. El dispositivo de fijación 10 divulgado en el presente documento crea un contacto total en ambos lados de la porción roscada 50 del pasador 15, eliminando huecos. Por consiguiente, el dispositivo de fijación tiene una mejor conductividad y proporciona un dispositivo de fijación más seguro para las condiciones aeroespaciales, además de mejorar la estanqueidad del combustible. The stuffed, controlled filling of the bushing 200 is also an improvement compared to the fixing devices of the prior art. In typical applications, there is an inherent gap between the internal and external threads of the pin element and the bushing or nut. Additionally, the pressure-free side of the fixing device 10 and the recessed holes of the bushing or nut have gaps between the components. The fixing device 10 disclosed herein creates a total contact on both sides of the threaded portion 50 of the pin 15, eliminating gaps. Consequently, the fixing device has a better conductivity and provides a more secure fixing device for aerospace conditions, in addition to improving the tightness of the fuel.

Cuando el casquillo 200 es embutido, se embute sobre la porción extrema del elemento de manguito 20. Como resultado, el elemento de manguito 20 es comprimido sobre la porción de transición 55 en ángulo del pasador 15. De acuerdo con ello, el manguito 20 y el pasador 15 pueden ser entonces retirados como una unidad individual si es necesario. Esto mejora la eficiencia y la funcionabilidad del dispositivo de fijación 10 instalado en diversas When the bushing 200 is embedded, it is embedded on the end portion of the sleeve element 20. As a result, the sleeve element 20 is compressed on the transition portion 55 at an angle of the pin 15. Accordingly, the sleeve 20 and pin 15 can then be removed as an individual unit if necessary. This improves the efficiency and functionality of the fixing device 10 installed in various

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aplicaciones al tiempo que además mejora la conductividad. applications while also improving conductivity.

En la FIG. 9 se ilustra una implementación ejemplar del dispositivo de fijación 10 instalado. El dispositivo de fijación 10, con el pasador teniendo un cuerpo de longitud predeterminada puede ser seleccionado para sujetar la pluralidad de piezas de trabajo 105, 110, teniendo un agarre que varía en grosor total desde un grosor total mínimo hasta un grosor total máximo. Dado que es deseable que el manguito rodee la longitud total de agarre, el manguito está predeterminado para tener una longitud no inferior al ancho máximo total de la pluralidad de piezas de trabajo 105, 110. In FIG. 9 an exemplary implementation of the installed fixing device 10 is illustrated. The fixing device 10, with the pin having a body of predetermined length can be selected to hold the plurality of work pieces 105, 110, having a grip that varies in total thickness from a minimum total thickness to a maximum total thickness. Since it is desirable that the sleeve surrounds the total grip length, the sleeve is predetermined to have a length not less than the total maximum width of the plurality of work pieces 105, 110.

Para aplicaciones particulares del dispositivo de fijación divulgado, el 110 % del rendimiento mecánico mínimo se logra con una capacidad de agarre funcional de unos 3,4544 mm (0,136 pulgadas). Los dispositivos de fijación típicos solo tienen una capacidad de agarre funcional de aproximadamente 1,5748 mm (0,062 pulgadas). El tener una variancia mayor en la capacidad de agarre funcional proporciona al dispositivo de fijación 10 una mayor versatilidad para el uso con diferentes aplicaciones. For particular applications of the disclosed fixing device, 110% of the minimum mechanical performance is achieved with a functional grip capacity of about 3.4544 mm (0.136 inches). Typical fasteners only have a functional grip capacity of approximately 1.5748 mm (0.062 inches). Having a greater variance in functional gripping capacity gives the fixing device 10 greater versatility for use with different applications.

Para instalar el dispositivo de fijación 10, se coloca el manguito sobre el pasador tal como se ilustra en la FIG. 1. Después se colocan el manguito 20 y el pasador 15 dentro de los agujeros alineados de las piezas de trabajo 105, 110, de manera que una longitud suficiente de la porción frangible sobresalga de la superficie exterior de la pluralidad de las piezas de trabajo 105, 110 de tal forma que la herramienta pueda agarrar los surcos de arrastre 75 del elemento de pasador 15 con capacidad de tracción. To install the fixing device 10, the sleeve is placed on the pin as illustrated in FIG. 1. The sleeve 20 and pin 15 are then placed inside the aligned holes of the work pieces 105, 110, such that a sufficient length of the frangible portion protrudes from the outer surface of the plurality of the work pieces 105 , 110 so that the tool can grip the drive grooves 75 of the pin element 15 with traction capability.

A medida que el elemento de pasador 15 es arrastrado por la herramienta, la porción de cuerpo 45 cilíndrica y lisa del elemento de pasador 15 será traccionado dentro del elemento de manguito 20 haciendo que el elemento de manguito 20 se expanda radialmente hacia fuera. La magnitud de esta expansión es una función de la fricción y la fuerza requerida entre la porción de pasador de cuerpo cilíndrica lisa 45 y la superficie del diámetro interior 90 y la fricción y la fuerza entre el diámetro exterior del manguito 95 y el diámetro interior de los agujeros 135 en la pluralidad de piezas de trabajo 105, 110. As the pin element 15 is driven by the tool, the cylindrical and smooth body portion 45 of the pin element 15 will be pulled into the sleeve element 20 causing the sleeve element 20 to expand radially outward. The magnitude of this expansion is a function of the friction and force required between the smooth cylindrical body pin portion 45 and the surface of the inner diameter 90 and the friction and force between the outer diameter of the sleeve 95 and the inner diameter of holes 135 in the plurality of work pieces 105, 110.

Después se coloca el elemento de casquillo 200 sobre el elemento de pasador 15 y el manguito 20 de manera que la porción de brida 220 apoye contra la superficie de la pieza de trabajo 140. En este punto, se utiliza una herramienta de embutición para embutir el elemento de casquillo 200 en la porción roscada del elemento de pasador 50, bloqueando el dispositivo de fijación 10 en su sitio. The bushing element 200 is then placed on the pin element 15 and the sleeve 20 so that the flange portion 220 rests against the surface of the workpiece 140. At this point, a drawing tool is used to embed the bushing element 200 in the threaded portion of the pin element 50, locking the fixing device 10 in place.

En otra realización, para instalar el dispositivo de fijación 10, se coloca el manguito sobre el pasador tal como se describe en la FIG. 3. Después se colocan el manguito 20 y el pasador 15 dentro de los agujeros alineados de las piezas de trabajo 105, 110. El pasador 5 es empujado dentro del manguito 20, de manera que una longitud suficiente de la porción roscada del pasador 15 sobresalga de la superficie exterior de la pluralidad de las piezas de trabajo 105, 110, de manera que la porción roscada de la tuerca 250 pueda acoplarse con la porción roscada del pasador. Luego se instala la tuerca 250 y se aprieta para finalizar la instalación. In another embodiment, to install the fixing device 10, the sleeve is placed on the pin as described in FIG. 3. Then the sleeve 20 and the pin 15 are placed inside the aligned holes of the work pieces 105, 110. The pin 5 is pushed into the sleeve 20, so that a sufficient length of the threaded portion of the pin 15 protrudes of the outer surface of the plurality of the work pieces 105, 110, so that the threaded portion of the nut 250 can engage with the threaded portion of the pin. The nut 250 is then installed and tightened to finish the installation.

Así pues, se da a conocer un dispositivo de fijación 10 singular, que proporciona un ajuste por interferencia en estructuras de compuestos, metálicas y metálicas/de compuestos. El dispositivo de fijación 10 proporciona un rendimiento mejorado de las juntas dinámicas como resultado de una mejor interferencia del dispositivo de fijación y unas cargas de retención más elevadas. La geometría de los diversos componentes permite las condiciones de interferencia al tiempo que elimina la delaminación y los fallos estructurales potenciales. La interferencia elimina los huecos entre el dispositivo de fijación 10 y las estructuras, proporcionando una buena conductividad eléctrica y reduciendo el potencial para chispas eléctricas, aumentando la seguridad de la estructura 10. Thus, a unique fixing device 10 is disclosed, which provides an adjustment by interference in composite, metal and metal / composite structures. The fixing device 10 provides improved performance of the dynamic joints as a result of better interference of the fixing device and higher retention loads. The geometry of the various components allows interference conditions while eliminating delamination and potential structural failures. The interference eliminates the gaps between the fixing device 10 and the structures, providing good electrical conductivity and reducing the potential for electrical sparks, increasing the safety of the structure 10.

Aunque la descripción anterior contiene muchas particularidades, estas no deberán ser consideradas como limitaciones en el ámbito de la divulgación, sino más bien una demostración de las realizaciones de la misma. El dispositivo de fijación y los usos dados a conocer en el presente documento incluyen cualquier combinación de las diferentes especies o realizaciones divulgadas. De acuerdo con ello, no se desea que el ámbito de la divulgación esté limitado en modo alguno por la descripción anterior. Los diversos elementos de las reivindicaciones y las propias reivindicaciones pueden ser combinados en cualquier combinación, de acuerdo con las enseñanzas de la presente divulgación, que incluya las reivindicaciones. Although the above description contains many peculiarities, these should not be considered as limitations in the scope of the disclosure, but rather a demonstration of the accomplishments thereof. The fixation device and uses disclosed herein include any combination of the different species or embodiments disclosed. Accordingly, it is not desired that the scope of the disclosure be limited in any way by the above description. The various elements of the claims and the claims themselves can be combined in any combination, in accordance with the teachings of the present disclosure, including the claims.

Claims

5

10

fifteen

twenty

25

30

35

40

Four. Five

1. An interference fixing device with sleeve (10) adapted to be installed in aligned holes (125, 130) through two or more work pieces (105, 110), the interference fixing device comprising sleeve (10):

- a sleeve element (20) having an enlarged head (85) at one end and a tubular portion (80), the tubular portion (80) having an inner diameter (90) and an outer diameter (95), in the that the outer diameter (95) of the tubular portion (80) is provided to be smaller than an inner diameter of the aligned holes (125, 130) of the structure (105, 110); Y

- a pin element (15) having an enlarged pin head (35, 37) at one end, a threaded portion (50) at an opposite end and a smooth cylindrical body portion (45) therebetween, in the that the smooth cylindrical body portion (45) is located below the raised head of the pin (35, 37) and has a diameter greater than the inside diameter of the tubular portion (80) of the sleeve member (20),

wherein the sleeve element (20) is adapted to expand radially over the smooth cylindrical body portion (45) to form an interference fit between the outer diameter of the sleeve element (20) and the aligned holes (125, 130 ) through the two or more work pieces (105, 110), to provide an installed position of the fixing device (10) by interference with sleeve,

characterized because

The fixing device (10) additionally comprises a transition portion (55) between the smooth cylindrical body portion (45) and the threaded portion (50), the transition portion (55) having a configuration allowing a reduction in radius between the smooth cylindrical body portion (45) and the threaded portion (50) of the pin element (15) to minimize the installation force required to install the pin element (15) within the sleeve element (20), in the one that the coefficient of friction between the inner surface of the sleeve element

(20) and the smooth cylindrical body portion (45) of the pin member (15) is chosen to be less than the coefficient of friction between the outer surface of the sleeve member (20) and the inner diameter surface

(135) of the aligned holes (125, 130) through two or more work pieces (105, 110) in order to reduce the magnitude of the stretching of the sleeve element (20) and thus allow the portion with a smooth cylindrical body (45) expand the sleeve element (20), giving an adjustment by interference with the two or more work pieces (105, 110),

wherein the transition part (55) is a tapered transition portion having an angle less than or equal to 20 degrees from the smooth cylindrical body portion (45) as the diameter decreases radially from the smooth body portion (45) to the threaded portion (50), and

wherein the inner surface of the sleeve element (20) is coated with a low friction coating to reduce the amount of friction as the smooth cylindrical body portion (45) of the pin element

(15) enters the sleeve element (20).

2. The fixing device (10) of claim 1, wherein the fixing device (10) additionally comprises a retaining means (200, 250) adapted to fit on the threaded portion (50) of the pin element (fifteen).

3. The fixing device (10) of claim 2, wherein the retaining means (200, 250) is a threaded nut element (250).

4. The fixing device (10) of claim 2, wherein the retaining means (200, 250) is a bushing element (200).

5. The fixing device (10) of claim 3 or 4, wherein the retaining means (200, 250) comprises a recessed portion (215), wherein the reaming portion (215) has a larger diameter than the outer diameter of the sleeve element (20).

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